稻田气体调节功能形成机制及其累积过程

生态系统服务功能在维持人类生存和发展的环境过程中发挥着重要的作用,研究生态系统服务功能形成机制以及人类活动的干扰如何影响生态系统功能和服务的实现是今后生态系统服务功能研究的一个重点。选取上海市奉贤县五四农场的一块农田生态系统,研究其气体调节功能形成和累积过程,同时研究人类干扰(施氮肥)对农田气体调节功能的影响。研究结果显示,施肥量对稻田气体调节功能形成和累积过程以及价值累积过程产生较大影响。在所有施肥处理中,施肥量最高的N 4处理提供最高的气体调节功能价值,为1.98×104yuan.hm-2。因此通过微观实验可以研究生态系统服务功能形成机制和累积过程,并可研究人类干扰造成生态系统服务功能物质量和价值量的变化。     

生物炭影响农田温室气体排放的研究进展

针对生物炭在农业生产中对温室气体排放的影响问题,论文综述了近几年有关生物炭对农田生态系统CO2、CH4和N2O三种主要温室气体排放的影响研究,发现生物炭总体上可以减少温室气体的排放,但其实际效果受生物炭种类、土壤理化性质和微生物活性与丰度等多种因素的影响。为此,本文进一步总结了生物炭影响农田系统温室气体排放的作用机理。提出了三条可能机制:(1)生物炭疏松多孔,具有吸附性,依靠自身的吸附作用吸收土壤中的温室气体;(2)生物炭能改变土壤理化性质,使土壤疏松,团聚体和固体物含量提升,抑制土壤矿化,固碳能力提升,吸附性增强;(3)生物炭能改善土壤微生物的生存环境,提高土壤微生物的丰度和活性,微生物活动增强,可以更多地固定土壤中的氮,影响温室气体的排放。通过生物炭途径可助力农业碳减排。     

森林经营与管理下的温室气体排放、碳泄漏和净固碳量研究进展

森林在减缓全球气候变化和大气CO₂浓度升高上具有重要作用.森林经营与管理下的新造林和森林保护具有显著的固碳功能,其中,新造林和森林保护的固碳速率分别为0.04～7.52、0.33～5.20 t C·hm^-2·a^-1.同时,营造林过程中物资的生产和运输导致边界内产生温室气体排放;营造林导致的活动转移、市场效应和生态环境变化导致边界外产生碳泄漏.本文综述了国内外森林经营与管理活动边界内温室气体排放源的界定、计量方法、温室气体排放量与排放速率;边界外碳泄漏的类型、计量方法与碳泄漏量;净固碳量以及温室气体排放和碳泄漏对固碳的抵消强度.边界内温室气体排放对固碳的抵消强度为0.01%～19.3%,进一步考虑碳泄漏时可增至95%.若仅考虑森林经营与管理在边界内直接产生的温室气体排放与可测量的活动转移碳泄漏,森林经营与管理具有较好的净固碳效益,且相比于农田固碳措施在温室气体净减排方面具有更好的应用前景.随着我国各项重大生态工程新一期的开展和对工程固碳效益的关注,为增加重大生态工程对温室气体的净减排量,有必要在工程开展前进行合理规划、在工程开展过程中加强控制和监测以减少工程实施导致的边界内温室气体排放和边界外碳泄漏.     

中国湿地温室气体清单编制研究进展

湿地是重要的土地利用类型之一,在陆地生态系统碳循环中起重要作用。在缔约国向《联合国气候变化框架公约》提交的温室气体国家清单报告中,湿地作为“农业、林业及其他土地利用(AFOLU)”的一部分,因其不确定性较高而备受关注。自2006年以来,IPCC先后发布了《2006 IPCC国家温室气体清单指南》、《2013 IPCC 2006国家温室气体清单指南的增补：湿地》和《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019精细化》,为缔约国提供了清单编制的参考方法学。然而,IPCC指南中对湿地的定义和分类与中国现行的土地利用类型和并不统一,其提供的缺省参数对中国的研究亦未充分整合。因此,亟需在IPCC框架下开发适合中国的湿地温室气体清单方法学及参数库,以降低清单编制的不确定性。综述了IPCC湿地清单编制的方法学与中国湿地清单的研究进展,主要包括(1)比较了IPCC三部指南中的湿地清单的方法学,梳理了后两部对《2006 IPCC国家温室气体清单指南》在湿地类型、评估方法和缺省参数的更新内容;(2)比较了中国湿地清单编制与其他湿地温室气体研究结果的差异并探讨原因;(3)梳理了IPCC三部清单指南中湿地...     

模拟水位变化对杭州湾芦苇湿地夏季温室气体日通量的影响

水位是影响湿地温室气体排放的重要因子。采用静态箱-气相色谱法研究了模拟条件下不同水位(0、5、10 cm和20 cm)对芦苇湿地温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)夏季昼夜通量变化的影响。结果表明,1)4种不同水位CO_2通量日变化均表现为昼低夜高,且白天为汇,夜间为源,整体均表现为CO_2的汇;不同水位CH_4通量日变化则均表现为昼高夜低,且整体上均表现为CH_4的源;N_2O通量总体上水淹后均表现为昼高夜低而0cm水位表现为昼低夜高;2)随着水位的增加CH_4和CO_2平均通量呈现先增加后降低的趋势,且10cm水位下CH_4和CO_2平均通量最高,N_2O通量则在5cm水位最高;3)通过相关性和主成分分析表明,气温、水温是土壤CH_4、N_2O通量日变化的主导因子,而土壤温度是CO_2日变化通量的主导因子,同时,土壤p H、Eh及水体p H、Eh是CO_2通量日变化的重要因子之一。     

中国森林生态系统的植物碳储量和碳密度研究

提高森林生态系统C贮量的估算精度,对于研究森林生态系统向大气吸收和排放含C气体量具有重大意义.中国的森林生态系统植物C贮量的研究刚刚开始,由于估算方法问题,不同估算结果存在着较大的差异.本研究以各林龄级森林类型为统计单元,得出中国森林生态系统的植物C贮量为3.26～3.73Pg,占全球的0.6～0.7%;各森林类型和省市间有较大的差异.森林生态系统植物C密度在各森林类型间差异比较大,介于6.47～118.14Mg·hm^-2,并且有从东南向北和西增加的趋势.这种分布规律与我国人口密度的变化趋势正好相反,两者有一种对数关系.这说明我国实际森林植物C密度大小首先取决于人类活动干扰的程度.     

土地利用变化对土壤温室气体排放通量影响研究进展

土壤是大气中主要温室气体(如CO2、CH4和N2O)重要的源或汇,土地利用方式的改变将会导致土壤相关微环境及其生理生化过程发生改变,从而显著影响土壤中温室气体的产生与排放。在全球变化和土地利用大幅度改变的背景下,国际上已逐步开展了关于土地利用变化对土壤温室气体通量的研究。本文在简要介绍土地利用变化与土壤温室气体通量研究的基础上,重点论述了农田、草地和森林互换、湿地向农田转变、不同土地利用类型(森林、草地、湿地和农田)内部变化对3种土壤温室气体排放的影响,并从3种土壤温室气体产生的关键过程简单阐述其主要影响机理。根据目前研究中存在的不足,提出了今后需要加强的领域,以期更好地揭示土地利用变化对土壤温室气体通量的影响及作用机理,为今后深入开展相关研究提供参考。     

鼎湖山针阔叶混交林地表温室气体排放的日变化

利用静态箱 -气相色谱法对鼎湖山针阔叶混交林地表 3种温室气体 CO2 、CH4 、N2 O通量进行了原位观测 .结果表明 ,鼎湖山针阔叶混交林地表为 CO2 、N2 O的排放源 ,为 CH4 的弱汇 ,通量日变幅分别是 4 88.99～ 70 0 .5 7,0 .0 4 9～ 0 .10 8mg/ (m2· h)和- 0 .0 2 5～ - 0 .0 5 3mg/ (m2 · h) ;地表凋落物分解释放 CO2 约占总排放的 1/ 3;凋落物层和林下灌木对 CH4 和 N2 O的通量无明显影响 ;CO2 、N2 O的 9∶ 0 0观测值与其日平均值有明显差异     

草原畜牧业温室气体排放现状、问题及展望

草原畜牧业生产系统是一个涉及环境、经济、社会多层面、且系统内部气候-土壤-草地-家畜-管理之间相互作用的复杂的社会生态系统。草原不仅为人类提供所需要的肉奶,也提供了多种生态系统服务。然而,草原畜牧业也是主要的温室气体排放源之一。减缓畜牧业温室气体排放的研究已成为当前气候变化科学研究关注的焦点。综述了国内外草原畜牧业温室气体排放研究现状,指出现有研究的不足主要集中在以下3个方面：（1）虽然生命周期评价方法广泛应用于草原畜牧业温室气体排放研究,但是存在诸多问题,导致目前的研究框架体系尚不完善,特别体现在以下几方面：是否考虑外部输入、是否考虑土壤有机碳、畜牧业温室气体排放强度指标的选择等;（2）缺乏单一环节减缓措施对草原畜牧业整体温室气体减排效果的研究;（3）目前对影响草原畜牧业温室气体排放强度的因素主要集中在生态系统层面的分析,忽略了社会系统的作用,无法反映社会系统与生态系统的相互反馈机制,导致机制阐释不完善。综上所述,未来仍需从以下三方面开展研究：（1）完善草原畜牧业研究框架体系及提升研究方法;（2）加强对单一环节减缓措施对草原畜牧业温室气体整体减排效果的综合评价;（3）基于社会生态系统的角度深入研究影响草原畜牧业温室气体排放强度差异的机制。一方面,这有助于深入理解草原畜牧业温室气体排放强度情况,也为低碳型草原畜牧业发展政策的制定提供思路借鉴;另一方面对于科学合理的可持续利用草场和恢复草地生态环境均具有重要意义。     

西安市温室气体排放的动态分析及等级评估

为了解西安市温室气体排放的动态规律和排放水平,基于全球标杆的温室气体排放等级评价方法,并采用国际公认的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和基于IPCC的《省级温室气体编制指南》推荐的方法对西安市的温室气体排放进行了动态分析和排放等级评估。结果表明,从1995年到2011年,西安市温室气体排放呈快速上升趋势,16年间温室气体排放量从1207.16×104t上升为3934.17×104t,年均增高7.66%。增幅最高的是水泥温室气体(年均增高11.75%)、废弃物(8.77%)和能源(7.63%),农业年均降低1.74%,林业固碳年圴增加3.56%。从温室气体构成看,能源占80.13%—90.55%,水泥占1.75%—7.49%,农业占1.86%—8.01%,林业固碳占-2.58%—-5.22%,废物处理占7.52%—16.38%。可见能源消费的增加是导致西安市温室气体排放增长的主要原因,林业碳汇能力有待提高。万元GDP温室气体排放不断降低,说明西安市碳减排方面的科技进步在不断提高。人均、单位面积温室气体排放量和排放指数增速很快,年均增幅分别达5.84%、7.66%和6.84%。西安市温室气体排放等级持续增高,16年间从较低等级(Ⅰc)上升为中下等级(Ⅱa),目前距应对气候变暖目标(Ⅰb)已高出两个亚级,温室气体排放增高的趋势不容忽视。     

福建省森林生态系统碳汇潜力

利用CO2FIXV3.1模型对福建省原有森林生态系统和无林地造林两部分的碳汇潜力动态变化进行计算,为CDM造林碳汇项目的开展提供参考。假设采伐、非采伐两种情景,模拟显示福建省原有森林生态系统2004至2050年可净固定大气碳量为254.74—334.79TgC,而无林地造林可净固定大气碳量49.23—58.42TgC。马尾松、杉木及硬阔类的面积在福建省森林中占较大比重,自2004至2050年,三者可分别固碳92.26—103.17TgC、71.09—107.39TgC和114.97—132.41TgC。在福建省9个地级市中,南平、福州和三明的无林地造林碳汇潜力最大,龙岩、漳州、宁德次之,沿海的莆田、泉州和厦门最小。     

造林再造林、森林采伐、气候变化、CO2浓度升高、火灾和虫害对森林固碳能力的影响

森林生态系统具有吸收大气CO_2、缓解气候变化的作用。造林再造林作为京都议定书认可的大气CO_2减排途径,是提高森林固碳能力的低成本、有效策略。森林生态系统固碳能力还受森林采伐、气候变化、大气CO_2浓度升高、火灾以及虫害等自然因素和人为因素的强烈影响。综述了全球和区域造林再造林的固碳能力,以及目前较受重视的一些因素(森林采伐、气候变化、大气CO_2浓度升高、火灾以及虫害)对森林生态系统固碳能力的影响。结果表明,全球造林再造林固碳能力为148—2400TgC/a;采伐造成的全球森林碳损失最大为900 TgC/a,其次是火灾为300 TgC/a,虫害造成森林碳释放最小在2—107 TgC/a之间。建议在今后的研究中,应关注固碳措施和多种环境因素对森林生态系统固碳能力,尤其是对森林土壤固碳能力的影响,严格控制森林采伐和火灾发生,以及减少或避免造林再造林活动引起的碳泄漏。     

城市温室气体排放清单编制研究进展

温室气体排放清单是目前最常用的城市碳排放核算方法,有助于在大尺度上了解城市不同行业或部门的温室气体排放情况.然而,中国城市温室气体清单研究刚刚起步,研究成果还不多,尚缺乏系统、规范的城市温室气体研究方法和指标体系.概述了城市温室气体排放清单的主要参考编制方法,介绍了国内外城市温室气体清单的编制情况,对目前城市温室气体清单编制的特点进行了分析,总结了城市温室气体清单与国家温室气体清单在关键排放源、编制模式、方法体系等方面的差异;在此基础上结合我国城市实际,对适合中国城市的温室气体清单编制方法进行了探索,并针对清单编制过程中存在的具体问题提出了建议;最后对未来城市温室气体清单的发展趋势进行了展望,以期为中国温室气体清单编制及研究提供借鉴.     

二氧化碳储存通量对森林生态系统碳收支的影响

涡度相关系统观测高度以下的CO₂储存通量对准确评价森林生态系统与大气间净CO₂交换量（NEE）有着重要的影响.本研究以长白山阔叶红松林为研究对象,利用2003年的涡度相关观测数据以及CO₂浓度廓线数据,分析了CO₂储存通量的变化规律及其对碳收支过程的影响.结果表明：涡度相关观测高度以下的CO₂储存通量具有典型的日变化特征,其最大变化量出现在大气稳定与不稳定层结转换期.利用涡度相关系统观测的单点CO₂浓度变化方法与利用CO₂浓度廓线方法计算的CO₂储存通量差异不显著.忽略CO₂储存通量,在半小时尺度上会造成对夜间和白天的NEE分别低估25%和19%,在日和年尺度上,会对NEE低估10%和25%;忽略CO₂储存通量,会低估Michaelis-Menten光响应方程及Lloyd-Taylor呼吸方程的参数,并且对表观初始量子效率α和参考呼吸R_ref的低估最大;忽略CO₂储存通量,在半小时、日及年尺度上,均会对总光合作用（GPP）和生态系统呼吸（R_e）低估约20%.     

中国森林生态系统植被固碳现状和潜力

根据近3次森林资源普查资料和六大林业工程规划估算了中国森林植被的固碳现状和潜力.我国森林植物的碳贮量从第4次森林清查(1989～1994年)的4220.45 Tg C增加到第6次森林清查(1999～2003年)的5156.71Tg C,平均年增长率为1.6%, 年固碳量为85.30 ～ 101.95Tg·a-1,主要集中在西藏、四川、内蒙古、云南、江西、广东、广西、福建和湖南等省份.根据我国林业工程建设规划,到2010年规划完成时,林业工程每年新增的固碳潜力为115.46 Tg·a-1,其中天然林资源保护工程、退耕还林工程、三北、长江流域等重点防护林建设工程、环北京地区防沙治沙工程和重点地区速生丰产用材林基地建设工程到2010年新增的固碳潜力分别为16.25、48.55、32.59、3.75和14.33 Tg·a-1.     

免耕施肥对稻田甲烷与氧化亚氮排放及其温室效应的影响

2008年采用静态箱-气相色谱法对鄂东南免耕不施肥(NT₀)、翻耕不施肥(CT₀)、免耕施肥(NTC)和翻耕施肥(CTC) 4种处理下稻田CH₄和N₂O的排放进行测定.结果表明：各处理CH₄排放均呈先升高后降低的季节性规律,而N₂O排放的季节性规律不明显;施肥显著提高了稻田CH₄和N₂O的排放.与翻耕不施肥相比,免耕不施肥显著提高了CH₄的排放量,并显著降低了N₂O的排放量;与翻耕施肥相比,免耕施肥仅略降低了CH₄的排放量和略提高了N₂O的排放量.对稻田CH₄和N₂O两种气体的综合温室效应分析表明,与翻耕不施肥相比,免耕不施肥的综合温室效应提高了25.9%,与翻耕施肥相比,免耕施肥的综合温室效应降低了10.1%.因此,合理的肥料运筹和稻田免耕技术可降低两种气体的综合温室效应.     

基于森林清查资料的江西和浙江森林植被固碳潜力

以我国江西、浙江两省的森林植被为研究对象,基于1999-2003年间第六次全国森林清查数据及收集的1030个亚热带森林样地文献资料,依据林分生长的经验方程,估算了两个地区森林2004-2013年的固碳潜力,并基于455个样点的调查数据研究了不同森林管理措施(纯林间种、间伐、施肥)对森林未来固碳潜力的影响.结果表明:第六次森林清查以来的10年(2004-2013)间,江西森林植被年均自然固碳潜力约11.37 Tg C·a-1(1Tg=1012g),而浙江省森林植被年均自然固碳潜力约4.34 Tg C·a-1.纯林间种对江西、浙江两省森林植被固碳潜力影响最大,其次为间伐抚育,施肥的影响最小,纯林间种、间伐和施肥3种森林管理措施使江西省森林植被固碳潜力分别提高(6.54±3.9)、(3.81±2.02)和(2.35±0.6) Tg C·a-1,浙江省森林植被固碳潜力分别提高(2.64±1.28)、(1.42±0.69)和(1.15±0.29) Tg C·a-1.     

东北温带次生林和落叶松人工林土壤CH4吸收和N2O排放通量

2007年6月-2008年6月,在帽儿山用静态箱/气相色谱法测定了相邻次生林和落叶松人工林土壤CH4和N2O通量,结果表明:次生林转变为落叶松人工林后土壤年CH4吸收和年N2O排放通量均显著增加,分别为次生林的1.2倍和3.6倍.两林分CH4和N2O通量表现相似的季节动态,生长季土壤CH4吸收通量和N2O排放通量均高于非生长季.次生林和落叶松人工林土壤CH4吸收通量与土壤温度均呈正相关关系,而与土壤含水量呈负相关关系.土壤N2O排放通量与土壤温度和土壤铵态氮含量均呈正相关关系,而与土壤含水量没有明显相关性.次生林转变为落叶松人工林后,落叶松林地较厚的凋落物层改变了林地土壤水分的格局,影响了土壤的CH4和N2O通量.     

中国天然林资源保护工程温室气体排放及净固碳能力

基于天然林资源保护工程(简称天保工程)一期(2000—2010年)营造林过程工程边界内碳排放和边界外碳泄漏的计算,分析了天保工程及各区域碳排放和碳泄漏年际变化及影响因素,对比了天保工程及各区域碳排放和碳泄漏的组成特征,研究了天保工程及各区域净固碳量的变化特征。结果表明:天保工程一期西北、中西部地区、南部地区、东北地区和天保工程的碳排放分别为0.89、1.47、0.09、2.45 Tg C;碳泄漏分别为3.17、3.11、6.50、12.78 Tg C。工程措施和碳排放强度的区域性差异导致各区域碳排放组成特征不同。造林及配套森林基础设施建设是西北、中西部地区和南部地区最大的工程措施碳排放;新造林及森林管护是东北地区最大的工程措施碳排放。相应地,各种物资消耗中,建材是西北、中西部地区和南部地区最大的物资碳排放;燃油是东北地区最大的物资碳排放。天保工程在工程边界内外引起的额外温室气体排放量达到15.23 Tg C,抵消了工程固碳效益的9.82%;在西北、中西部地区、南部地区和东北地区的抵消作用分别为10.08%、8.16%和11.24%。天保工程一期净固碳量为139.77 Tg C,年均净固碳量为12.71 Tg C/a。因此,碳排放和碳泄漏对天保工程固碳的抵消较小,工程一期在我国温室气体减排和减缓全球气候变暖上做出了巨大贡献。避免工程基础设施的盲目建设和对工程进行合理规划是减少温室气体排放的可能途径。